使用ggplot2的theme_article与expand=expansion(0)时的轴刻度对齐问题

问题重现 #

使用egg::theme_article主题并设置y轴expand=expansion(0)时，导出PDF会出现y=0刻度线无法与面板边框对齐的问题，RStudio预览正常，切换到theme_classic则无此问题，调整线宽也无法解决。可复现代码如下：

library(ggplot2)
library(egg)

df <- data.frame(
  x = 0:9,
  y = 0:9
)

ggplot(df, aes(x = x, y = y)) +
  geom_point() +
  theme_article() +
  scale_y_continuous(expand = expansion(0))

ggsave("~/figure.pdf", height = 8.33, width = 12.5, unit = "cm")

原因分析 #

theme_article的面板边框与y轴是独立绘制的矢量元素，PDF导出时的坐标计算精度问题会导致两者错位；而theme_classic将轴与面板边框整合为同一元素，不会出现此类问题。RStudio的预览是位图渲染，对矢量精度差异不敏感，因此显示正常。

解决方案 #

方案1：使用Cairo PDF设备导出 #

更换PDF渲染引擎为cairo_pdf，它对矢量图形的精度处理更稳定，能避免多数对齐问题：

ggsave("~/figure.pdf", height = 8.33, width = 12.5, unit = "cm", device = cairo_pdf)

方案2：自定义主题，移除面板边框改用轴线条 #

直接去掉theme_article的面板边框，让y轴线条本身作为边界，从根源上消除对齐冲突：

ggplot(df, aes(x = x, y = y)) +
  geom_point() +
  theme_article() +
  scale_y_continuous(expand = expansion(0)) +
  theme(
    panel.border = element_blank(),  # 移除面板边框
    axis.line.y = element_line(color = "black", linewidth = 0.5),  # 确保y轴线条可见
    axis.ticks.length = unit(2, "mm")  # 可选：调整刻度线长度
  ) +
  coord_cartesian(ylim = c(0, max(df$y)))  # 强制y轴范围从0开始

方案3：微调expansion参数（妥协方案） #

如果可以接受极微小的下边界扩展，给expansion加一点极小的倍数，避免元素重叠导致的渲染错位：

scale_y_continuous(expand = expansion(mult = c(0, 0.01)))

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Kobe